智能樓宇常用智能設備通信協議及特點

時書政

摘 要：在智能樓宇集成中采用了大量的智能設備，他們采用了不同的通信協議，即不同通信設備完成通信或服務所必須遵循的規則和約定。通過通信信道和設備互連起來的多個不同地理位置的數據通信系統，要使其能協同工作實現信息交換和資源共享，它們之間必須具有共同的語言。交流什么、怎樣交流及何時交流，都必須遵循某種互相都能接受的規則。這個規則就是通信協議，本文主要探討了常用的六種通信協議。

（一）RS-232通訊協議

RS-232是美國電子工業協會EIA制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號。

1.傳輸速率

RS-232標準規定的數據傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特率。

2.傳輸距離

RS-232C標準規定：當誤碼率小于4%時，要求導線的電容值應小于2500PF。對于普通導線，其電容值約為170PF/M。則允許距離L=2500PF/（170PF/M）=15M。

3.電氣特性

RS-232對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。

在TxD和RxD上：

邏輯1（MARK）=-3V～-15V

邏輯0（SPACE）=+3～+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

信號有效（接通，ON狀態，正電壓）=+3V～+15V

信號無效（斷開，OFF狀態，負電壓）=-3V～-15V

RS-232標準設有25條信號線和9條信號線兩種，對于一般雙工通信，僅需三條信號線就可實現，一條發送線、一條接收線及一條地線。

（二）RS-422電氣規定

1.傳輸速率

RS-422標準規定的數據傳輸速率為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。而RS422/RS485為非標準接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個設備的引腳定義也不一樣。而RS-422為非標準接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個設備的引腳定義也不一樣。

2.電氣特性

RS-422有4根信號線：兩根發送、兩根接收，實際上還有一根信號地線，共5根線，由于其差分傳輸方式，可以不接地線。RS-422的收與發是分開的所以可以同時收和發（全雙工）。

3.傳輸速率

RS-422的最大傳輸距離為1200米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

（三）RS-485通訊協議

RS-485標準是在RS232的基礎上發展來的，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，后命名為TIA/EIA-485-A標準，RS485為非標準接口，一般為15針串行接口（也有使用9針接口的），每個設備的引腳定義也不一樣。

1.RS-485的電氣特性：

邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示，接收端“1”為兩線間的電壓差為+200mV；邏輯“0”為兩線間的電壓差為-200mV表示；接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片。而RS-485為非標準接口。

2.傳輸速率

RS-485的數據最高傳輸速率1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125K。

3.通信接口方式：

RS485接口：異步，半雙工，串行

4.傳輸距離

RS-485接口的最大傳輸距離標準值為3000米（理論上的數據，在實際操作中，極限距離僅達1200米左右）。另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。

（四）CAN總線

CAN是控制器局域網絡的簡稱，是由以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發的，并最終成為國際標準，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。

1.CAN總線的電氣特性

CAN控制器通過組成總線的2根線（CAN_H和CAN_L）的電位差來確定總線的電平，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。

CAN_H-CAN_L<0.5V時候為隱性的，邏輯信號表現為"邏輯1"—高電平。

CAN_H-CAN_L>0.9V時候為顯性的，邏輯信號表現為"邏輯0"—低電平。

發送方通過使總線電平發生變化，將其信息傳遞到CAN總線上，接收方通過監聽總線電平，將總線上的消息讀入自己的接收器。

2.傳輸速率

CAN總線的數據最高傳輸速率4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、125k、250k、500k、1000k。

3.傳輸距離

CAN總線的通訊距離和波特率成反比，速率越低通訊距離就越遠。在位速率為5千比特位每秒的時候達到最大的傳輸距離10公里。其中一般的工程中比較常用的為500K每秒的通訊速率。

CAN與RS485以1Mbit/S的高速率傳輸的距離都不超過100M，可謂高速上的距離差不多。但是在低速時CAN以5Kbit/S時，距離可達10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都無中繼）。可見CAN在長距離的傳輸上擁有絕對的優勢。

（五）韋根協議

韋根協議是由摩托羅拉公司制定的一種通訊協議，它適用于涉及門禁控制系統的讀卡器和卡片的許多特性。

1.韋根協議的電氣特性

韋根數據輸出由二根線組成，分別是DATA0和DATA1；DATA0和DATA1在沒有數據輸出時都保持+5V高電平。若輸出為0，則DATA0拉低一段時間（負脈沖寬度TP=100微秒）；若輸出為1，則DATA1拉低一段時間。

DATA0：暫定，蘭色，P2.5（通常為綠色）。

DATA1：暫定，白色，P2.6（通常為白色）。

GND：（通常為黑色），暫定信號地。

2.傳輸距離

理論傳輸距離達110米，實際傳輸在80米左右。

3.接口連接

韋根協議接口的接線，主要用在門禁控制器與前端識讀設備上，前端的指紋儀、人臉識別儀、讀卡器等只有兩根數據線DATA0和DATA1、兩根電源線12V+、12V-，但是門禁控制器卻是網口，在連接時，制作一根網線，一端為568B接口插入門禁控制器，另一端橙白線、橙線連接至相應設備的12V+，棕白線、棕線連接至相應設備的12V-，藍白線連接至DATA0，綠線連接至DATA1。

（六）消防二總線

二總線是一種相對于四線系統（兩根供電線路、兩根通訊線路），將供電線與信號線合二為一，實現了信號和供電共用一個總線的技術。二總線節省了施工和線纜成本，給現場施工和后期維護帶來了極大的便利。在消防、儀表、傳感器、工業控制等領域廣泛的應用。

1.電氣特性

它既負責供電，也負責回饋電信號。兩根總線之間是有電壓電流的。通訊信號就在這信號線上傳輸，因為所采用的通訊協議不同，所以不同品牌的產品的電壓不一樣。采用下行數據采用電壓信號，上行數據采用電流信號的方式，在多點數、遠距離、布線復雜的系統可供了可靠的穩定性。利用24V直流通斷向總線上的子設備發送信號，根據總線上的設備阻抗變化接收子設備應答信號。

下傳：信號電平：邏輯1為≤24V，邏輯0為電壓下降10V以上且≥12V。

上傳：信號電流：邏輯1電流為≤1.5mA，邏輯0電流為加上脈沖電流11-20mA。

2.傳輸距離

二總線通訊距離可以達到1000米（可靠值）甚至3000米無需中繼器。

3.傳輸速率

波特率：5Kbps。